淺析水利水電工程中的大壩安全監管

宋銘明

【摘 要】為貫徹我國對水電站安全管理的要求，發揮水電站主體責任，水電站就必須要建立與自身需求相符的安管體系，在明確責任的同時，提高大壩管理的監測技術水平和監管效率。這對于實現大壩安管精細化、規范化，監測工作實效化而言有很大的意義。本文以大壩安管體系為出發點，分析安管需求、監測需求，希望可以在提高大壩設計有效性的同時，提高大壩監測質量，發揮大壩本身的意義。

【關鍵詞】水利水電工程；大壩；安全監管；監測技術

近些年國家對電力事業的深化改革，推動了我國水電大壩管理模式的創新，與之對應的是國家對大壩的安全運行提出了越來越高的要求。發改委在2015年頒布的安全監督規定中指出，電力企業必須要重視信息化建設與安全監測工作。及時獲取監測信息，了解大壩運行狀態。當前大壩安全運行管理是由安全監測、檢查以及分析資料技術實現的。借助于評級管理、安全等級方法了解大壩運行能力。在日常補強加固、維護中消除大壩本身的缺陷與問題。雖然不同電力單位本身有著不同的管理體系，但不論采用哪一種管理方式，都可以利用數據質量監測，以量化形式體現工作完成情況。

一、水電站大壩安管體系

（一）監測維護

在水電站大壩監測設備應用后，電站就必須做好設備的定期維護與保養工作，以便保障設備與監測系統能夠穩定、可靠地運行。假如工作人員出現工作疏忽以及態度不端正問題，那么監測系統很有可能會陷入失效的困境，出現監測數據確實與問題情況。DL/T5272—《大壩安全監測自動化系統實用化要求及驗收規程》中指出，大壩監測系統每年無故障時間不應低于6300h[1]。該時長是滿足考核監控自動化運行能力的重要依據。此外為了更加清楚的分析監控系統的能力，減少不同月時常差異帶來的影響，還要根據平均無故障時間設置對應的運行率指標。該指標的作用能夠為了解監控系統狀態提供合理的參數依據，幫助監測工作人員掌握監控系統的工作能力。

（二）質量監管

對大壩安管監測萊索，數據采集是最重要的工作之一。數據采集的有效性、完整性、系統性會直接影響到建筑物結構安全性、合理性、科學性。對后續文件資料的分析與編排有很大的應用意義。目前常用的數據采集方法包括兩種，分別是人工觀測數據與自動化觀測數據，其對應的是人工觀測數據完整率與自動化觀測數據完整率兩類指標。

首先是人工觀測數據完整率，改完整率需要專業人士根據觀測點的數據總量判斷與分析。利用的要素包括人工觀測數據量、統計天數、觀測頻數、觀測點總數。

其次是自動化觀測數據完整率，該完整率由自動化系統對觀測頻次、數據總量比值、天數、統計時段、數據量進行判斷。需說明的還是驗收過程中對于自動化系統狀態的考核只考慮數據質量。

（三）巡查監管

水電站有必要定期開展巡查工作，用于大壩與附屬物的運行狀態、安全狀態調查。大壩安檢工作由特種檢查、定期檢查、年度詳查和日常巡查四中形式組成。其中年度詳查和日常巡查一般為水電站單位內部監理部門定期檢查，是數據統計、數據分析的基礎工作。大壩系統中年度詳查與日常巡查區別在于路線的劃分以及周期的劃分[2]。所以定期檢查工作的考核，應當設立檢查完成率指標。巡查完成率指標包括實際檢查次、規定檢查次、檢查完成率、巡查路線總量。

（四）時效性

結束數據采集工作后必須立刻對用人工審核的方式確認數據有效性。假如在審核工作中出現不合格數據，則必須重新復測。人工觀測數據中，由于有人為因素介入，技術人員直接參與了數據監測、數據觀察、數據讀取的全過程，因此在遇到異常數據時，往往能夠直接復測。而自動化觀測因為數據從錄入采集到入庫時間很短，所以對于專業人士的及時審核有著更大的需求。為規范巡察成果與數據監測工作，就必須設立巡察審核率與數據監測檢查率兩項指標。其中巡察審核率內容包括成果審核率、審核記錄量、巡查總次數、巡查總線路。數據監測監測率則包括監測檢查率、數據記錄量、數據總量、測點總數。

二、大壩監測技術

事實上大壩監測是近些年才興起的技術學科，其早期是以原型觀測為目的，也就是說在大壩中設置觀測設備，獲知大壩形態變化。最初使用的技術為撓度觀測，甚至有些大壩還是用了壓阻式儀器、溫度觀測儀器。這些觀測技術的應用目的都是為了了解大壩應力狀態、溫度與實際變形，是驗證大壩設計，改進大壩理論，創新大壩技術的工作。自從法國與德國研制出振弦儀器，人們便開始使用振弦儀器鋼弦自振動頻率計算大壩滲流壓力、應變、應力。隨后美國還制作出差動電阻，獲得了世界各國的認同與廣泛使用[3]。

上個世紀末伴隨著人們對水電站認知與了解程度加深，越來越多的水電站拔地而起。但因缺少對大壩安全重視，于是當時出現了許多事故問題。事故的頻發引起了社會的關注。各國紛紛成立大壩案管機構推出了安管發行。早期出現的大壩觀測目的從原本大壩形態變化監測轉變為對大壩科研、施工、設計的研究。在此過程中出現了大量的大壩安管方法與理論。

與國際大壩安管監測發展相似的是，我國大壩監測同樣度過了由微觀監測到宏觀監測轉變的過程。至上個世紀的六十年代，我國學者已經開始了對大壩應力應變、水位、雨量、拉裂縫、揚壓力、撓度、傾斜、波浪、滲水濁度、滲流量、滲流的深度研究。對于大壩滲壓、滲流、變形設備的研究也取得了進步。越來越多的高精尖設備與工藝被應用于大壩監測，如大壩CT、全球定位GPS、電荷耦合元件、光纖傳感、巖層電測為大壩監測的有效性奠定了技術方面的支持。

三、大壩安管意義

因大壩處于特殊的地理環境，需要承受巨大的溫度環境、水壓力沖擊、、地震荷載沖擊，所以大壩施工、大壩建設需要應對續作復雜的問題。此外施工過程中的人為因素以及材料本身性能的屬性都會導致大壩長期的使用出現部位老化、裂縫以及病變的問題。如果無法及時發現與解決這些問題，那么大壩就會失去安全運行的能力，發生嚴重的災害事故。事實上從我國大壩建設現狀來看，我國當前約有大壩近10萬座，可其中過半大壩為上個世紀中期建設，并沒有安置安全監測裝置，而有一些大壩雖然有安裝安全監測裝置，但是因設備使用年限過久，出現了嚴重的病害問題，必然會影響到監測質量與監測結果。近些年貧乏的大壩安全問題使得越來越多的人漸漸重視了大壩監測問題。

導致大壩出現事故的原因有很多，包括：本身泄水能力無法滿足泄水要求；大壩基礎與質量存在問題；管理不合格。土石大壩在壩坡失穩以及滲透破壞下會出現滑坡、流土、管涌、塌坑、壩基滲漏、壩體滲漏的現象。據資料顯示國內出現事故的大壩約有47%是因為泄洪能力無法支撐泄水需求導致的，源自于大壩設計時沒有考慮防洪泄洪結算。此外其他失事大壩則是由與運行管理以及工程本身問題導致的，這些問題事實上都可以利用安全監測系統及時解決與及時處理。所以健全大壩監測體系有著很重要的現實意義。

四、結語

對水電站大壩安管來說，日常巡查與安全監測是保障大壩正常運轉的前提，是水電站安全管理的重要項目。大壩安管質量的好壞與大壩能否正常、安全的運行有很大關系。對大壩安管來說巡視檢查、監測質量審核、系統維護都是需要重點關注的項目。當前水電站單位安管工作包括外委（又分局部和完全兩種）、自行開展等形式。雖說水電站單位會定期將監測報告送至國家能源局，不過水電站作為責任主體，必須要加強內部監管。建立合理、規范的監管體系，用于準確掌握現場情況。監管單位必須要全面掌握大壩信息，這對實現大壩有序管理、精細化管理、規范化管理來說有著重要意義，是安全工作的前提。

【參考文獻】

[1]李嘯嘯，馮永祥，李小偉.電站群大壩運行安全監管指標研究與應用[J].水力發電，2018，44（08）：96-100.

[2]江新，朱沛文.水電站大壩群安全應急管理協同度測度研究[J].中國安全生產科學技術，2015，11（10）：133-140.

[3]李宗坤，葛巍，王娟等.中國大壩安全管理與風險管理的戰略思考[J].水科學進展，2015，26（04）：589-595.